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焊球分布模式对倒装芯片填充胶流动的影响分析

作　者: 晏江
导　师: 万建武
学　校: 广州大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 倒装芯片 焊球 顺排 叉排 下填充胶流动
分类号: TN405
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


在电子工业不断发展的今天，人们对电子产品的需求朝着体积小，速度快，容量大，质量轻，价格便宜的趋势发展。这种发展趋势对集成电路封装技术的发展提出了越来越严峻的挑战。传统的引线键合封装技术已经无法满足人们的需求，而倒装芯片封装技术以其优良的特性，逐渐成为了集成电路封装工艺最有活力的发展方向之一。在倒装芯片封装技术中，芯片与基板之间主要是依靠焊球连接，并通过焊球传递信息。因此在相同面积中布置的焊球点越多，则表明芯片的信号输入输出能力就越高。目前使用的芯片基本上都是采用顺排布置模式。为了使芯片中容纳更多的焊球，本文分析了焊球采取叉排布置模式下的焊球数量变化情况，并与顺排布置模式作了相应的比较。分析发现，在相同条件下，焊球采取叉排布置时能获得更多的焊球数量，并且随着芯片面积的增大，这种差距也逐渐被拉大。为了防止焊球磨损失效，在生产工艺中通常采用有机胶对芯片与基板之间的缝隙进行底部填充。底部填充的完整度以及填充时间直接影响到了产品的可靠性和生产效率。因此本文通过理论和数值模拟两种方式分析了焊球两种布置模式下的填充流动特性。研究结果表明：在相同时间内，焊球顺排布置时的填充胶流动前端的填充距离要远一些，但是这种差距并不是很大，分析结果表明采用焊球叉排布置增加焊球数量以提高芯片的输入/输出能力是可行的方式。本文还分析了影响填充胶流动的影响因素，并对焊球不同排列方式下的填充流动进行了数值模拟分析。研究结果表明：适当调整焊球直径，间隙高度和外表面间距可以缩短填充时间。而当芯片边缘间距大于焊球外表面间距时，芯片边缘段的流体会出现边缘加速效应现象，这会影响到产品可靠性，需要做出适当调整避免这种现象的出现。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
CONTENTS  11-14
基本符号表  14-15
第一章 绪论  15-26
  1.1 研究背景  15-19
    1.1.1 倒装芯片封装技术介绍  15-16
    1.1.2 倒装芯片封装技术的特点  16-17
    1.1.3 存在的问题及解决方法  17-18
    1.1.4 对底部填充流动进行研究的目的和意义  18-19
  1.2 国内外研究现状  19-24
    1.2.1 描述流体动力特性的本构方程  19-21
    1.2.2 解析分析模型  21-22
    1.2.3 数值模拟模型  22-23
    1.2.4 实验研究  23-24
  1.3 研究内容及研究意义  24-26
    1.3.1 研究内容  24
    1.3.2 研究意义  24-26
第二章 影响填充材料的流动因素分析  26-35
  2.1 材料特性对填充流动的影响  26-29
    2.1.1 表面张力  26-28
    2.1.2 湿润角  28-29
    2.1.3 粘度  29
  2.2 温度对填充流动的影响  29-30
  2.3 焊球排列方式的影响  30-34
    2.3.1 焊球直径，间隙高度及焊球排列密度的影响  30-33
    2.3.2 边缘加速效应  33-34
  2.4 本章小结  34-35
第三章 不同焊球分布模式下的焊球数量的解析模型  35-44
  3.1 焊球分布的数据统计  35-38
  3.2 焊球叉排布置方式的解析分析  38-42
    3.2.1 叉排列数变化的解析分析  38-41
    3.2.2 焊球点数量变化的解析分析  41-42
  3.3 解析分析模型的验证  42-43
  3.4 解析分析模型的实用性分析  43
  3.5 本章小结  43-44
第四章 不同焊球分布模式下填充流动的数值模拟分析  44-57
  4.1 数值分析模型控制方程  44-45
  4.2 模拟步骤  45-47
  4.3 焊球不同布置模式下填充胶流动模拟及结果分析  47-53
    4.3.1 焊球点较疏布置  47-50
    4.3.2 焊球点较密布置  50-52
    4.3.3 模拟结果分析  52-53
  4.4 模拟结果与解析分析模型 II 计算数据的比较  53-56
  4.5 本章小结  56-57
第五章 焊球排列方式的不同对下填充流动影响的数值分析  57-74
  5.1 不同焊球高度对下填充流动时间的影响  57-61
  5.2 相同焊球中心距不同焊球直径对下填充流动时间的影响  61-62
  5.3 不同焊球中心距对下填充流动时间的影响  62-70
    5.3.1 不同焊球直径对下填充流动时间的影响  62-66
    5.3.2 不同焊球外表面间距对下填充流动时间的影响  66-70
  5.4 不同焊球边缘即边缘因素的影响  70-73
  5.5 本章小结  73-74
第六章 结论与展望  74-77
  6.1 主要内容回顾  74
  6.2 结论  74-75
  6.3 后续工作  75-77
参考文献  77-80
附录 数值模拟程序  80-91
攻读学位期间发表的论文  91-92
致谢  92

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 微电子学、集成电路（IC） > 一般性问题 > 制造工艺
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